[发明专利]一种希瓦氏菌及其在微生物燃料电池中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种希瓦氏菌及其在微生物燃料电池中的应用。

背景技术

能源是支撑现代文明社会发展的主要物质基础之一，同时能源也是一个世界性的重要课题，20世纪下半叶，由于人口快速增长，经济迅猛发展，人类社会以空前的高速度消耗着有限的资源。在50年内，世界人口从25亿增加到60亿以上，增长了近1.5倍，同期石油年消费量增长6.3倍，煤的消费量增长2.6倍，天然气消费量更是增长13.5倍。随着这些传统化石能源的日益耗尽，能源问题愈发成为人类社会普遍关注的焦点和必须解决的重大课题。

面临严峻的形势，我国高度重视能源问题，采取了立足国内、开源与节能的方针。多年以来，国家大力建立有利于节能降耗的法制、体制和机制；推动技术进步，推动经济结构调整和经济发展模式的转变的同时，鼓励发展清洁生产和可再生能源的应用。在美国，新的经济刺激计划中首当其冲就是发展可再生能源，力图恢复美国在能源技术方面的国际领先地位，并使可再生能源成为美国经济复苏的“发动机”。去年11月下旬，法国环境部也公布了一揽子旨在发展可再生能源的计划，计划到2020年将可再生能源在能源消费总量中的比重提高到23％，相当于每年为法国节省2000万吨石油消耗。

随着不可再生的化石燃料供应的缩减以及对二氧化碳排放所造成的环境问题的日益关注，迫切的需要开发出可再生性的具有最小环境负效应的新能源。储存在地表以下的无氧环境中的有机物蕴含着巨大的能源，尽管作为其中一部分的石油以集聚的形式容易被开采利用，然而更大部分的有机物散布在地层中不能够被当前的技术所利用。

微生物燃料电池就是利用阳极室内微生物的催化把化合物里的化学能转化为电能的装置。电池反应过程中，阳极室里的微生物氧化底物产生电子和质子，二氧化碳作为氧化的产物被释放出来，然而，在此过程中并没有净二氧化碳的排放，因为在可再生生物质中的碳是来自大气中光合作用过程。不同于直接燃烧，被阳极捕获的电子通过外电路传递给阴极，质子则通过质子交换膜或是盐桥到达阴极，在阴极表面与氧和外电路传递过来的电子结合生成水。

早在20世纪初Potter就提出了利用微生物燃料电池能够把有机物转换为电能。然而由于微生物燃料电池缺乏产电效率和长期稳定性，使得这方面的研究一直比较低迷。直到几年前，由Tender等设计的利用水底沉积物产生电能的新的微生物燃料电池，又重新唤起了人们对开发这种新能源的热情。此外，产电微生物由于具有独特的有机物降解能力和对重金属离子的还原能力，在环境生物修复方面也具有重大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可替代能源产生方式，提供从自然界中分离具有高活产电能力的希瓦氏菌菌株及其在微生物燃料电池中的应用，该菌具有产电能力强，耐受盐离子浓度宽广，可以在高盐离子浓度的培养基中生长，具有耐受性高，使得燃料电池内阻更小的优点。

本发明的希瓦氏菌(Shewanella marisflavi)新菌株EP1是该种内首次报道具有产电特性的菌株，有较宽广的盐离子浓度耐受性以及较高的产电活性，具有广阔的工业应用前景和理论研究价值。

本发明的另一目的在于提供一种新型的可替代能源产生方式，提供从自然界中分离具有高活产电能力的希瓦氏菌菌株及其在微生物燃料电池中的应用，该菌具有产电能力强，耐受盐离子浓度宽广，可以在高盐离子浓度的培养基中生长，具有耐受性高，使得燃料电池内阻更小的优点。

本发明提供的希瓦氏菌，其特征在于：该希瓦氏菌为Shewanella marisflavi EP1，2009年1月8日保藏于中国武汉大学的“中国典型培养物保藏中心”，其保藏号为CCTCC M209016。

菌株EP1菌体为杆状，直径为0.3～1微米，长度为2.5～6.0微米，可单独存在或以成对、短链状排列，菌体具有单生鞭毛，能移动，革兰氏染色阴性。

本发明中该希瓦氏菌的16S rRNA基因序列见SEQ ID NO1。

本发明提供的希瓦氏菌在微生物燃料电池中的应用，尤其是在高盐离子浓度下的产电应用。其特征在于：该希瓦氏菌分离自海洋沉积物，具有宽广的盐离子浓度耐受活性，能够在高达8％的NaCl浓度电极液内产电，从而有效的降低了微生物燃料电池的内电阻。

下面详细介绍本发明：

本发明的希瓦氏菌是分离自我国厦门地区海洋沉积物样品，在微生物燃料电池中以乳酸盐作为电子供体富集培养，并在含有无机硫的厌氧平板上选择性培养分离纯化而得到，其生物学特征如下：

A.形态学特征